WO2018095921A1 - Treiberschaltung, insbesondere für eine pockelszelle und verfahren zum betrieb einer treiberschaltung - Google Patents

Treiberschaltung, insbesondere für eine pockelszelle und verfahren zum betrieb einer treiberschaltung Download PDF

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Thomas Kaiser
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Trumpf Laser Gmbh
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    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling
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    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/163—Soft switching

Definitions

  • Driver circuit in particular for a Pockels cell and method for operating a driver circuit
  • the invention relates to a driver circuit, in particular for a Pockels cell, having at least one high-voltage switching element which is driven by the secondary winding of a transformer, wherein a driver transistor, which is driven by a transistor driver, is connected in series with the primary winding of the transformer.
  • the invention relates to a method for operating a driver circuit, in particular a Pockelszellentreiberscaria, with at least one high-voltage switching element, which is driven by the secondary winding of a transformer, wherein a driver transistor, which is driven by a transistor driver, is connected in series with the primary winding of the transformer ,
  • Pockels cells are used together with other optical components such as polarizers in electro-optical modulators and can thus be used as a coupling-in and Einkoppler for electromagnetic radiation in lasers.
  • a variable voltage is applied to the Pockels cell.
  • they can be used in lasers, for example, to generate pulses in the regenerative amplifiers or also according to the "cavity dump" principle
  • the voltage is controlled by means of a Pockels cell driver circuit.
  • the laser When using the laser in material processing, the laser usually has to deliver ultrashort pulses with high energy.
  • the laser beam is coupled into the optical amplifier via the Pockels cell, passes through it until the required energy is reached and is then decoupled again.
  • the switching process must take place within a circulation time in the resonator of the regenerative amplifier. It is true that the shorter the switching time (steep switching edge), the more switching cycles can be achieved within a given amplification time (high clock rate).
  • the activation of Pockels cells often proves difficult.
  • high voltages are required, which must be applied or switched off in a short time.
  • a driver circuit in particular for a Pockels cell, with at least one high-voltage switching element, which is driven by the secondary winding of a transformer, wherein a driver transistor, which is driven by a transistor driver, is connected in series with the primary winding of the transformer, wherein an additional Primary current setting device for adjusting the primary current, in particular a flank of the primary current, is provided in a primary current path.
  • a driver circuit in particular for a Pockels cell, with at least one high-voltage switching element, which is driven by the secondary winding of a transformer, wherein a driver transistor, which is driven by a transistor driver, is connected in series with the primary winding of the transformer, wherein an additional Primary current setting device for adjusting the primary current, in particular a flank of the primary current, is provided in a primary current path.
  • the secondary-side drive current for driving the high-voltage switching element can also be influenced indirectly via a limitation of the primary-side current.
  • the influence on the primary side has the advantage that the current setting acts directly on all high voltage switching elements.
  • all high-voltage switching elements can be controlled synchronously.
  • the Primärstromeinstell Stein may have a resistor which is arranged in the primary current path.
  • a resistor By a resistor, the primary current and thus the switching operation of the high-voltage switching elements can be directly influenced.
  • the primary current can be limited by a resistor in the primary current path.
  • the resistor between the driver transistor and ground can be switched. This results in a negative feedback and thus a current limit.
  • the resistor may be connected between the primary winding and the driver transistor. The switching edge at the output of the driver circuit then depends directly on the resistance value.
  • the Primärstromeinstell shark includes an adjustable voltage source, which represents the voltage supply of the transistor driver.
  • the primary current can thus be set via the supply voltage of the transistor driver and via the current negative feedback.
  • the primary current has a direct influence on the drive current on the secondary side of the transformer for switching the high-voltage switching element.
  • the Primärstromeinstell Rheinwald Rhein comprises a current-limited voltage source.
  • This can represent the voltage supply of the transistor driver.
  • it may be a current-limited voltage source act adjustable output current. Due to the current limitation in the power supply, the negative feedback, so in particular the contradiction between the driver transistor and ground omitted.
  • the driver circuit may comprise a current limiting unit for voltage and power supply in the primary current paths.
  • the current limiting unit may be a current limited voltage source.
  • a power source with a regulated current and a maximum voltage is also conceivable.
  • the limited current or the current of the power source can be regulated and / or adjustable. Then it can be set more flexible, for example, by a stored in a control unit program, and does not have to be done by replacing the resistors.
  • series-connected high-voltage switching elements can be provided, the series circuit comprising high-voltage switching elements having two output terminals, in particular for connecting a Pockels cell. By using multiple series-connected high-voltage switching elements higher voltages can be switched.
  • Each high-voltage switching element can be assigned a separate transformer for switching on and a separate transformer for switching off. Alternatively, it is conceivable that each high-voltage switching element is assigned a separate transformer for switching on and off.
  • At least one high-voltage switching element for switching on the voltage at the Pockels cell and at least one high-voltage switching element for switching off the voltage at the Pockels cell can be provided. Furthermore, a plurality of high-voltage switching elements connected in series for switching on the voltage at the Pockels cell and a plurality of high voltage switching elements connected in series for switching off the voltage at the Pockels cell be provided.
  • a resistor may be connected between the secondary winding and the drive connection of the high-voltage switching element.
  • oscillations can be damped.
  • Each high voltage switching element may be connected to a respective transformer for turning on and the primary windings of the transformer may be connected in series.
  • the primary current it is important that the same current flows through all the transducers at the same time. This can be ensured in this way.
  • Each high voltage switching element may be connected to a respective transformer for turning off and the primary windings of the transformer may be connected in series. Again, there are the same advantages that the identical current flows through all transformers, so that a synchronous switching is ensured.
  • a driver circuit can be assigned to the transformer (s) for switching on and to the transformer (s) for switching off.
  • the high voltage switching elements for turning on and off the voltage for the Pockels cell can be controlled separately from each other.
  • the scope of the invention also includes a method for operating a driver circuit, in particular a Pockels cell driver circuit, with at least one high-voltage switching element which is driven by the secondary winding of a transformer, wherein a driver transistor, which is driven by a transistor driver, is connected in series with the primary winding of the transformer, wherein the switching edge is set at the output of the driver circuit by the current is adjusted by one of the primary windings containing primary current path. There is thus an indirect adjustment of the switching edge by the adjustment of the current in the primary current path.
  • the current can be adjusted by a resistor in the primary current path, in particular limited.
  • the resistor may be connected to one of the power terminals of a driver transistor.
  • the current is adjusted by a voltage source supplying the transistor driver with voltage.
  • a voltage source supplying the transistor driver with voltage.
  • either the voltage of the voltage source can be adjusted or it can be set the output current of a current-limited voltage source.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a driver circuit
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a driver circuit.
  • circuit elements are "connected”, “electrically connected” or “coupled” with each other, this may mean that the elements mentioned directly, ie without further elements therebetween, However, it may also mean that said elements are not directly coupled to each other and that further elements are coupled between said elements.
  • a driver circuit 1 for a Pockels cell 2 which can be connected to two output terminals 3, 4 of the driver circuit 1.
  • the output terminals 3, 4 are located at nodes of a series circuit of high voltage switching elements 5a to 5d.
  • transmissions 6a to 6h are provided.
  • the secondary windings 7a to 7h are connected to the drive terminals of the high-voltage switching elements 5a to 5d.
  • the primary windings 8a to 8d are connected in series and form a first primary current path 10, wherein a driver transistor 11 and a resistor 12 are part of the primary current path 10.
  • the primary windings 9a to 9d are also connected in series and form a second primary current path 13, which also has a driver transistor 14 and a series resistor 15.
  • the arranged in the primary current paths 10, 13 resistors 12, 15 provide a negative feedback and thus for a limitation of
  • a current-limiting unit 22 for voltage and power supply in the primary current paths 10, 13 may be provided.
  • the current limiting unit 22 may be a current limited voltage source. Also conceivable is a power source with a regulated current and a maximum voltage.
  • the driver transistors 11, 14 are each driven by a transistor driver 16, 17.
  • the transistor drivers 16, 17 are supplied with voltage by a voltage source 18, 19, the voltage sources 18, 19 being designed as adjustable voltage sources or as current-limited voltage sources. If they are designed as current-limited voltage sources, the resistors 12, 15 can be omitted.
  • a switching signal for turning on the voltage which is output at the output terminals 3, 4, predetermined.
  • a switching signal for turning off the voltage applied to the Pockels cell 2 is input.
  • the slope of the edge of the voltage at the output terminals can be influenced by the voltage sources 18, 19.
  • FIG. 1 also shows that, for each transistor 5a to 5d, a separate transformer 6a, 6c, 6e, 6g for switching on the transistor 5a to 5d has its own transformer 6b, 6d, 6f, 6h for switching off the transistor Transistors 5a to 5d is provided.
  • resistors 23a to 23d may be provided between the secondary windings 7a to 7h and the control terminals of the transistors 5a to 5d.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a driver circuit 100.
  • the driver circuit 100 differs from the driver circuit 1 according to FIG. 1 in that the primary current paths 10, 13 do not contain the resistors 12, 15 between the driver transistors 11, 14 and ground, but resistors 101, 102 between the primary windings 8a to 8d and 9a to 9d and the driver transistors 11, 14 are arranged.
  • This can also be a current limit.
  • the power supplies 18, 19 are designed as current-limited voltage sources. In particular, by the voltage sources 18, 19, the slope of the edge of the voltage, which is output at the output terminals 3, 4.
  • resistors 101a, 102a may also be provided in the primary current paths 10, 13, for example between the primary windings 8a or 9a and the current and voltage supply formed in this case as the current-limiting unit 22.
  • the resistors 101, 102, 101a, 102a can also be divided into a plurality of resistors in the primary current paths 10, 13 may be arranged, ie between the primary windings 8a to 8d and 9a to 9d. If the resistors 101, 102, 101a, 102a are present, the current and voltage supply need not be designed as a current-limiting unit.
  • a current-limiting unit 22 for voltage and current supply in the primary current paths 10, 13 may be provided.
  • the current limiting unit 22 may be a current limited voltage source. Also conceivable is a power source with a regulated current and a maximum voltage.
  • the adjustment of the steepness of the edge of the voltage output at the output terminals 3, 4 can be made by selecting the resistance values of the resistors 101, 102, 101a, 102a.
  • the slope of the flank can alternatively or additionally be adjusted by the current-limiting unit 22.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Treiberschaltung (1), insbesondere für eine Pockelszelle (2), mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement (5a-5d), das durch die Sekundärwicklung (7a-7h) eines Übertragers (6a-6h) angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor (11, 14), der durch einen Transistortreiber (16, 17) angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung (8a-8d, 9a-9d) des Übertragers (6a-6h) angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Primärstromeinstelleinrichtung zur Einstellung des Primärstroms, insbesondere einer Flanke des Primärstroms, in einem Primärstrompfad (10, 13) vorgesehen ist.

Description

Treiberschaltung, insbesondere für eine Pockelszelle und Verfahren zum Betrieb einer Treiberschaltung
Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung, insbesondere für eine Pockelszelle, mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement, das durch die Sekundärwicklung eines Übertragers angesteuert ist, wobei ein Trei- bertransistor, der durch einen Transistortreiber angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung des Übertragers angeschlossen ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Treiberschaltung, insbesondere einer Pockelszellentreiberschaltung, mit zumin- dest einem Hochspannungsschaltelement, das durch die Sekundärwicklung eines Übertragers angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor, der durch einen Transistortreiber angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung des Übertragers angeschlossen ist. Eine Pockelszelle besteht aus einem elektrooptischen Kristall, durch welchen elektromagnetische Strahlung (z.B. Laserlicht mit λ = 0,2 bis 2 μητι) propagieren kann. Die Phasenverschiebung, die die elektromagnetische Strahlung im Kristall erfährt, kann durch Anlegen einer variierenden elektrischen Spannung verändert werden (Pockelseffekt). Die Pockelszelle wirkt als spannungsabhängige Wellenplatte. Pockelszellen werden zusammen mit weiteren optischen Komponenten wie Polarisatoren in elektrooptischen Modulatoren verwendet und können damit als Aus- und Einkoppler für elektromagnetische Strahlung in Lasern eingesetzt werden. Um den Modulator in einen Sperr- oder Offenzustand zu versetzen, wird eine veränderliche Spannung an die Pockelszelle angelegt. Somit können sie in Lasern z.B. zum Erzeugen von Pulsen in der regenerativen Verstärkern oder auch Lasern nach dem„cavity dump"-Prinzip eingesetzt werden. Die Spannung wird mittels einer Pockelszellentreiberschaltung gesteuert.
Solche Pockelszellentreiberschaltungen sind beispielsweise in den folgenden Schriften offenbart: DE 10 2013 212 099 AI,
DE 10 2014 111 774 AI, DE 10 2012 222 606 AI.
Beim Einsatz des Lasers in der Materialbearbeitung muss der Laser meist ultrakurze Pulse mit hoher Energie liefern. Bei z.B. einem regenerativen Verstärkersystem wird der Laserstrahl hierzu über die Pockelszelle in den optischen Verstärker eingekoppelt, durchläuft diesen sooft, bis die benötigte Energie erreicht wird und wird dann wieder ausgekoppelt. Hierzu muss der Schaltprozess innerhalb einer Umlaufzeit im Resonator des regenerativen Verstärkers erfolgen. Es gilt, je kürzer die Schaltdauer (steile Schaltflanke), desto mehr Schaltzyklen können innerhalb einer vorgegebenen Verstärkungsdauer erreicht werden (hohe Taktrate). Die Ansteue- rung von Pockelszellen erweist sich jedoch häufig als schwierig. Vor allem bei hohen Laserleistungen werden hohe Spannungen erforderlich, die in kurzer Zeit angelegt oder abgeschaltet werden müssen.
Wie bereits erwähnt, ist im Regelfall die Anforderung an einen Pockelszel- lentreiber, dass im Ausgang eine Spannung ausgegeben wird, deren Flanke eine große Steilheit aufweist. Es gibt jedoch auch Anwendungen, in denen mindestens eine der Schaltflanken (Einschalten oder Ausschalten) in ihrer Flankensteilheit begrenzt oder eingestellt werden soll.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Treiberschaltung bereit zu stellen, mit der die Flankensteilheit einfach an die aktuelle Anforderung angepasst werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Treiberschaltung, insbesondere für eine Pockelszelle, mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement, das durch die Sekundärwicklung eines Übertragers angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor, der durch einen Transistortreiber angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung des Übertragers angeschlossen ist, wobei eine zusätzliche Primärstromeinstelleinrichtung zur Einstellung des Primärstroms, insbesondere einer Flanke des Primärstroms, in einem Primärstrompfad vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, die Schaltflanke der von der Treiberschaltung ausgegebenen Spannung nicht über die Sekundärseite des (Ansteuer)-Übertragers, sondern über die Primärseite des Übertragers einzustellen. Somit erfolgt eine indirekte Einstellung der Schaltflanke. Insbesondere kann über eine Begrenzung des primärseitigen Stroms indirekt auch der sekundärseitige Ansteuerstrom zum Ansteuern des Hochspannungsschaltelements beeinflusst werden. Insbesondere, wenn mehrere Hochspannungsschaltelemente vorgesehen sind, hat die Beeinflussung auf der Primärseite den Vorteil, dass die Stromeinstellung direkt auf alle Hochspannungsschaltelemente wirkt. Somit können alle Hochspannungsschaltelemente synchron angesteuert werden.
Die Primärstromeinstelleinrichtung kann einen Widerstand aufweisen, der im Primärstrompfad angeordnet ist. Durch einen Widerstand kann der Primärstrom und somit auch der Schaltvorgang der Hochspannungsschaltelemente direkt beeinflusst werden. Insbesondere kann durch einen Widerstand im Primärstrompfad der Primärstrom begrenzt werden.
Dazu kann der Widerstand zwischen dem Treibertransistor und Masse geschaltet sein. Dadurch ergibt sich eine Gegenkopplung und somit eine Strombegrenzung. Alternativ kann der Widerstand zwischen die Primärwicklung und den Treibertransistor geschaltet sein. Die Schaltflanke am Ausgang der Treiberschaltung hängt dann direkt vom Widerstandswert ab.
Eine Einstellung der Schaltflanke kann dadurch erreicht werden, dass die Primärstromeinstelleinrichtung eine einstellbare Spannungsquelle umfasst, die die Spannungsversorgung des Transistortreibers darstellt. Besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination der einstellbaren Spannungsquelle und eines Widerstands, der zwischen den Treibertransistor und Masse geschaltet ist. Insbesondere kann somit über die Versorgungsspannung des Transistortreibers und über die Stromgegenkopplung der Primärstrom eingestellt werden. Der Primärstrom hat einen direkten Einfluss auf den An- steuerstrom auf der Sekundärseite des Übertragers zum Schalten des Hochspannungsschaltelements.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Primärstromeinstelleinrichtung eine strombegrenzte Spannungsquelle umfasst. Diese kann die Spannungsversorgung des Transistortreibers darstellen. Insbesondere kann es sich dabei um eine strombegrenzte Spannungsquelle mit einstellbarem Ausgangsstrom handeln. Durch die Strombegrenzung in der Spannungsversorgung kann die Gegenkopplung, also insbesondere der Widersand zwischen Treibertransistor und Masse, entfallen.
Die Treiberschaltung kann eine strombegrenzende Einheit zur Spannungsund Stromversorgung in den Primärstrompfaden aufweisen. Die strombegrenzende Einheit kann eine strombegrenzte Spannungsquelle sein. Auch denkbar ist eine Stromquelle mit einem geregelten Strom und einer Maximalspannung. Der begrenzte Strom bzw. der Strom der Stromquelle kann regelbar und/oder einstellbar sein. Dann kann er flexibler eingestellt werden, beispielsweise auch durch ein in einer Steuerungseinheit abgelegtes Programm, und muss nicht durch Tausch der Widerstände erfolgen.
Es können mehrere in Serie geschaltete Hochspannungsschaltelemente vorgesehen sein, wobei die Serienschaltung aus Hochspannungsschaltelementen zwei Ausgangsanschlüsse, insbesondere zum Anschluss einer Pockelszelle, aufweist. Durch die Verwendung mehrerer in Serie geschalteter Hochspannungsschaltelemente können höhere Spannungen geschaltet werden.
Jedem Hochspannungsschaltelement kann ein eigener Übertrager zum Einschalten und ein eigener Übertrager zum Ausschalten zugeordnet sein. Alternativ ist es denkbar, dass jedem Hochspannungsschaltelement ein eigener Übertrager zum Ein- und Ausschalten zugeordnet ist.
Es kann mindestens ein Hochspannungsschaltelement zum Einschalten der Spannung an der Pockelszelle und mindestens ein Hochspannungsschaltelement zum Ausschalten der Spannung an der Pockelszelle vorgesehen sein. Weiterhin können mehrere in Serie geschaltete Hochspannungsschaltelemente zum Einschalten der Spannung an der Pockelszelle und mehrere in Serie geschaltete Hochspannungsschaltelemente zum Ausschalten der Spannung an der Pockelszelle vorgesehen sein.
Ein Widerstand kann zwischen die Sekundärwicklung und den Ansteueran- schluss des Hochspannungsschaltelements geschaltet sein. Somit können beispielsweise Oszillationen gedämpft werden.
Jedes Hochspannungsschaltelement kann mit jeweils einem Übertrager zum Einschalten verbunden sein und die Primärwicklungen der Übertrager können in Serie geschaltet sein. Insbesondere, wenn eine Begrenzung des Primärstroms vorgesehen ist, ist es wichtig, dass durch alle Übertrager derselbe Strom zur gleichen Zeit fließt. Dies kann auf diese Art und Weise sichergestellt werden.
Jedes Hochspannungsschaltelement kann mit jeweils einem Übertrager zum Ausschalten verbunden sein und die Primärwicklungen der Übertrager können in Serie geschaltet sein. Auch hier ergeben sich die gleichen Vorteile, dass der identische Strom durch alle Übertrager fließt, so dass ein synchrones Schalten sichergestellt ist.
Es kann jeweils eine Treiberschaltung den oder dem Übertragern zum Einschalten und den oder dem Übertragern zum Ausschalten zugeordnet sein. Somit können die Hochspannungsschaltelemente zum Einschalten und zum Ausschalten der Spannung für die Pockelszelle getrennt voneinander angesteuert werden.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer Treiberschaltung, insbesondere einer Pockelszellentreiberschaltung, mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement, das durch die Sekundärwicklung eines Übertragers angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor, der durch einen Transistortreiber angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung des Übertragers angeschlossen ist, wobei die Schaltflanke am Ausgang der Treiberschaltung eingestellt wird, indem der Strom durch einen der Primärwicklungen enthaltenden Primärstrompfad eingestellt wird. Es erfolgt somit eine indirekte Einstellung der Schaltflanke durch die Einstellung des Stroms im Primärstrompfad.
Dabei kann der Strom durch einen Widerstand im Primärstrompfad eingestellt, insbesondere begrenzt, werden. Der Widerstand kann an einen der Leistungsanschlüsse eines Treibertransistors angeschlossen sein.
Gemäß einer Verfahrens Variante kann vorgesehen sein, dass der Strom durch einen den Transistortreiber mit Spannung versorgende Spannungsquelle eingestellt wird. Dabei kann entweder die Spannung der Spannungsquelle eingestellt werden oder es kann der Ausgangsstrom einer strombegrenzten Spannungsquelle eingestellt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Treiberschaltung;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Treiberschaltung.
Insofern in der Beschreibung, den Patentansprüchen oder den Zeichnungen zum Ausdruck gebracht wird, dass Schaltungselemente miteinander „verbunden",„elektrisch verbunden" oder„gekoppelt" sind, so kann dies bedeuten, dass die genannten Elemente direkt, d.h. ohne dazwischen befindliche weitere Elemente, miteinander gekoppelt sind. Es kann jedoch auch bedeuten, dass die genannten Elemente nicht direkt miteinander ge koppelt sind und dass weitere Elemente zwischen den genannten Elementen gekoppelt sind.
Insofern in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet werden, so beziehen sich diese auf gleiche oder funktionsgleiche Elemente, so dass in diesen Fällen die Beschreibung dieser Elemente nicht wiederholt wird.
Die Figur 1 zeigt eine Treiberschaltung 1 für eine Pockelszelle 2, die an zwei Ausgangsanschlüsse 3, 4 der Treiberschaltung 1 angeschlossen werden kann. Die Ausgangsanschlüsse 3, 4 befinden sich an Knotenpunkten einer Serienschaltung von Hochspannungsschaltelementen 5a bis 5d. Zur Ansteuerung der Hochspannungsschaltelemente 5a bis 5d sind Übertrage 6a bis 6h vorgesehen. Dabei sind die Sekundärwicklungen 7a bis 7h mit den Ansteueranschlüssen der Hochspannungsschaltelemente 5a bis 5d verbunden.
Die Primärwicklungen 8a bis 8d sind in Serie geschaltet und bilden einen ersten Primärstrompfad 10, wobei ein Treibertransistor 11 und ein Wider- stand 12 Bestandteil des Primärstrompfad 10 sind. Die Primärwicklungen 9a bis 9d sind ebenfalls in Serie geschaltet und bilden einen zweiten Primärstrompfad 13, der ebenfalls einen Treibertransistor 14 und einen Serienwiderstand 15 aufweist.
Die in den Primärstrompfaden 10, 13 angeordneten Widerstände 12, 15 sorgen für eine Gegenkopplung und damit für eine Begrenzung des
Stroms in den Primärstrompfaden 10, 13. Zusätzlich oder alternativ zu den Widerständen 12, 15 kann eine strombegrenzende Einheit 22 zur Spannungs- und Stromversorgung in den Primärstrompfaden 10, 13 vorgesehen sein. Die strombegrenzende Einheit 22 kann eine strombegrenzte Spannungsquelle sein. Auch denkbar ist eine Stromquelle mit einem geregelten Strom und einer Maximalspannung. Die Treibertransistoren 11, 14 sind jeweils durch einen Transistortreiber 16, 17 angesteuert. Die Transistortreiber 16, 17 werden durch eine Spannungsquelle 18, 19 mit Spannung versorgt, wobei die Spannungsquellen 18, 19 als einstellbare Spannungsquellen ausgebildet sind oder als strombegrenzte Spannungsquellen. Wenn sie als strombegrenzte Spannungsquellen ausgebildet sind, können die Widerstände 12, 15 entfallen.
Am Eingang 20 wird ein Schaltsignal zum Einschalten der Spannung, die an den Ausganganschlüssen 3, 4 ausgegeben wird, vorgegeben. Am Ausgang 21 wird ein Schaltsignal zum Ausschalten der Spannung, die an die Pockelszelle 2 angelegt wird, eingegeben. Die Steilheit der Flanke der Spannung an den Ausgangsanschlüssen kann durch die Spannungsquellen 18, 19 beeinflusst werden.
Der Figur 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass für jeden Transistor 5a bis 5d ein eigener Übertrager 6a, 6c, 6e, 6g zum Einschalten des Transistors 5a bis 5d einen eigenen Übertrager 6b, 6d, 6f, 6h zum Ausschalten des Transistors 5a bis 5d vorgesehen ist. Dabei sind die Primärwicklungen 8a bis 8d der Übertrager 6a, 6d, 6f, 6g zum Einschalten der Spannung an den Ausgangsanschlüssen 3, 4 in Serie miteinander verbunden und die Primärwicklungen 9a bis 9d der Übertrager 6b, 6c, 6e, 6h zum Ausschalten der Spannung an den Ausgangsanschlüssen 3, 4 in Serie miteinander verbunden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Transistoren 5a bis 5d identisch angesteuert werden.
Zur Vermeidung bzw. zur Bedämpfung von Oszillationen können zwischen den Sekundärwicklungen 7a bis 7h und den Steueranschlüssen der Transistoren 5a bis 5d Widerstände 23a bis 23d vorgesehen sein.
Die Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Treiberschaltung 100. Die Treiberschaltung 100 unterscheidet sich von der Treiberschaltung 1 gemäß der Figur 1 dadurch, dass in den Primärstrompfaden 10, 13 nicht die Widerstände 12, 15 zwischen den Treibertransistoren 11, 14 und Masse vorgesehen sind, sondern Widerstände 101, 102 zwischen den Primärwicklungen 8a bis 8d bzw. 9a bis 9d und den Treibertransistoren 11, 14 angeordnet sind. Dadurch kann ebenfalls eine Strombegrenzung erfolgen. Es erfolgt jedoch keine Gegenkopplung. Bei dieser Variante ist es besonders vorteilhaft, wenn die Spannungsversorgungen 18, 19 als strombegrenzte Spannungsquellen ausgebildet sind. Insbesondere kann durch die Spannungsquellen 18, 19 die Steilheit der Flanke der Spannung eingestellt werden, die an den Ausgangsanschlüssen 3, 4 ausgegeben wird.
Alternativ oder zusätzlich zu den Widerständen 101, 102 können auch Widerstände 101a, 102a in den Primärstrompfaden 10, 13, beispielsweise zwischen den Primärwicklungen 8a bzw. 9a und der in diesem Fall als strombegrenzende Einheit 22 ausgebildeten Strom- und Spannungsversorgung vorgesehen sein. Die Widerstände 101, 102, 101a, 102a können auch aufgeteilt auf mehrere Widerstände in den Primärstrompfaden 10, 13 angeordnet sein, also zwischen den Primärwicklungen 8a bis 8d bzw. 9a bis 9d. Wenn die Widerstände 101, 102, 101a, 102a vorhanden sind, muss die Strom- und Spannungsversorgung nicht als strombegrenzende Einheit ausgebildet sein.
Zusätzlich oder alternativ zu den Widerständen 101, 102, 101a, 102a kann eine strombegrenzende Einheit 22 zur Spannungs- und Stromversorgung in den Primärstrompfaden 10, 13 vorgesehen sein. Die strombegrenzende Einheit 22 kann eine strombegrenzte Spannungsquelle sein. Auch denkbar ist eine Stromquelle mit einem geregelten Strom und einer Maximalspannung.
Die Einstellung der Steilheit der Flanke der Spannung, die an den Ausgangsanschlüssen 3, 4 ausgegeben wird, kann durch die Wahl der Widerstandswerte der Widerstände 101, 102, 101a, 102a erfolgen. Die Steilheit der Flanke kann alternativ oder zusätzlich durch die strombegrenzende Einheit 22 eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Treiberschaltung (1), insbesondere für eine Pockelszelle (2), mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement (5a-5d), das durch die Sekundärwicklung (7a-7h) eines Übertragers (6a-6h) angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor (11, 14) , der durch einen Transistortreiber (16, 17) angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung (8a-8d, 9a-9d) des Übertragers (6a-6h) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Primärstromeinstellein richtung zur Einstellung des Primärstroms, insbesondere einer Flanke des Primärstroms, in einem Primärstrompfad (10, 13) vorgesehen ist.
2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärstromeinstelleinrichtung einen Widerstand (12, 15, 101, 102) aufweist, der im Primärstrompfad (10, 13) angeordnet ist.
3. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (12, 15) zwischen den Treibertransistor (11, 14) und Masse geschaltet ist.
4. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (101, 102) zwischen die Primärwicklung (8a-8d, 9a-9d) und den Treibertransistor (11, 14) geschal tet ist.
5. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärstromeinstelleinrichtung eine einstellbare Spannungsquelle (18, 19) umfasst, die die Spannungsversorgung des Transistortreibers (16, 17) darstellt.
6. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine strombegrenzende Einheit (22) zur Spannungs- und Stromversorgung in den Primärstrompfad (10, 13) vorgesehen ist.
7. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Serie geschaltete Hochspannungsschaltelemente (5a-5d)vorgesehen sind, wobei die Serienschaltung aus Hochspannungsschaltelementen (5a-5d) zwei Ausgangsanschlüsse (3, 4), insbesondere zum Anschluss einer Pockels- zelle (2), aufweist.
8. Treiberschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Hochspannungsschaltelement (5a-5d) ein eigener Übertrager (6a, 6c, 6e, 6g) zum Einschalten und ein eigener Übertrager (6b, 6d, 6f, 6h) zum Ausschalten zugeordnet ist.
9. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand (23a-23d) zwischen die Sekundärwicklung (7a-7h) und den Ansteueranschluss des Hochspannungsschaltelements (5a-5d) geschaltet ist.
10. Verfahren zum Betrieb einer Treiberschaltung (1), insbesondere einer Pockelszellentreiberschaltung, mit zumindest einem Hochspannungsschaltelement (5a-5d), das durch die Sekundärwicklung (7a-7h) eines Übertragers (6a-6h) angesteuert ist, wobei ein Treibertransistor (11, 14), der durch einen Transistortreiber (16, 17) angesteuert ist, in Serie zur Primärwicklung (8a-8d, 9a-9d) des Übertragers (6a-6h) angeschlossen ist, wobei die Schaltflanke am Ausgang der Treiberschaltung (1) eingestellt wird, indem der Strom durch einen die Primärwicklung (8a-8d, 9a-9d) enthaltenden Primärstrompfad (10, 13) eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch einen Widerstand (12, 15, 101, 102) im Primärstrompfad eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch eine den Transistortreiber (16, 17) mit Spannung versorgende Spannungsquelle (18, 19) eingestellt wird.
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